ANSYS建立实体模型

3.5.5 结果坐标系
在求解过程中，得到的结果数据有位移、应力、应变等 。在对结果数据进行显示、列表和单元数据存储时，这些数 据通常先被变换到激活的结果坐标系（默认为总体坐标系） 下，然后再输出。可以将激活的结果坐标系切换到总体坐标 系或自定义的局部坐标系以及求解用坐标系（如节点和单元 坐标系）。采用的方法如下：
3.2.5 STEP格式的导入
产品模型数据交换标准STEP是国际标准化组织(ISO)所属技 术委员会TC184(工业自动化系统技术委员会)下的“产品模型数据 外部表示”(ExternalRepresentationofProductModelData)分委 员会SC4所制订的国际统一CAD数据交换标准。
对于一些如梁，对称轴等简单几何图形表达的产品模型 ，不需要使用CAD软件构建，而可以直接在ANSYS内使用建 模工具快速建立模型，ANSYS中提供了两种建模方法，即自 上而下创建几何模型和自下而上创建几何模型。
3.4.1 自上而下创建几何模型
所谓的自上而下的建模方法是指从较高级的实体图元构造模 型的方法。ANSYS软件允许通过创建线、面和体等几何体素的方 法构造几何模型。当构造一种体素时，ANSYS将自动生成所有从 属于该体素的较低图元，例如构造立方体时，立方体的点，线， 面等低级图元自动生成。
自上而下的产品设计最初考虑的是产品应实现的功能，最后 才考虑实现这些功能的几何结构，它符合设计人员的思维过程， 在产品设计的最初就将产品的功能、关键约束等重要信息确定下 来，同时分配给而上建模几何模型
所谓的自下而上的建模方法是指首先首先定义关键点，然 后利用这些关键点定义较高级的实体图元，即线、面和体，从 而完成建模过程的建模方法。关键点是实体模型中最低级的图 元。在构造实体模型时，需要注意的是自下向上构造的有限元 模型是在当前激活的坐标系内定义的。
用户可以根据需要自由地组合自下向上和自上向下的建模 技术。注意几何体素是在工作平面内创建的，而自下向上的建 模技术是在激活的坐标系上定义的。
3.5 坐标系简介
在不同的分析阶段，ANSYS使用到了多种坐标系。每 种坐标系的定义和作用是不同的。主要包括以下几种。
总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置 。
例1：先在总体笛卡尔坐标系中创建4个点，然后在一个 点创建局部坐标系，给其编号为12，然后修改显示坐标系为 与局部坐标系12重合，此时可以看到原来四个点在新的显示 坐标系下的排布。
3.5.3 节点坐标系
节点坐标系用于定义节点自由度的方向。每个节点都有 自己的节点坐标系，默认情况下，它总是平行于总体笛卡尔 坐标系。但很多情况下需要改变节点坐标系。将节点坐标系 旋转到激活坐标系的方向。即节点坐标系的X轴转成平行于 激活坐标系的X轴或R轴，节点坐标系的Y轴旋转到平行于激 活坐标系的Y轴或θ轴，节点坐标系的Z轴转到平行于激活坐 标系的Z轴或φ轴。
3.2.7 导入UG绘制的轴承模型
图 在ANSYS中显示导入的轴承模型
3.2.8 导入SolidEdge中绘制的联轴器模型
图 在ANSYS中显示导入的联轴器模型
3.3 对输入模型的修改
CAD模型输入ANSYS后模型并不一定可以直接在 ANSYS中可以使用，主要原因包括：
CAD程序可能用一种与ANSYS不完全一致，带有特殊 格式的方式来定义图元。
例2：在半圆弧上建立5个节点，为其指定新的节点坐 标系，使其节点坐标的x轴指向圆心。
3.5.4 单元坐标系
每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定正交 材料特性的方向、面压力的方向和结果（如应力和应变）的 输出方向。所有的单元坐标系都是正交右手系。大多数单元 坐标系的默认方向遵循以下规则：
线单元的X轴通常从该单元的I节点指向J节点。 壳单元的X轴通常也取I节点到J节点的方向，Z轴过I点 且与壳面垂直，其正方向由单元I、J和K节点按右手法则确 定，Y轴垂直于X轴和Z轴。 二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡尔坐 标系。
1．总体坐标系 2．局部坐标系
3.5.2 显示坐标系
显示坐标系可用于几何形状参数的列表和显示。在默认 情况下，即使在其它坐标系中定义的节点和关键点，其列表 显示输出的坐标值也是它们的总体笛卡儿坐标值，虽然可以 改变显示坐标系，但一般不建议这样做。另外，通过修改显 示坐标系的种类，可以从不同角度查看一个模型。
CAD文件用一种看起来正确但对有限元分析工具却会 产生问题的方法生成的。
CAD文件可能包含难以进行网格划分的物理细节。 对模型进行修改时，需要知道实体模型和有限元模型中 图元的层次关系，不能删除依附于较高级图元上的低级图元 。否则会引起模型错误。例如不能删除依附于面上的线，依 附于体上的面等。
3.4 ANSYS环境内直接建模方法
3.2.4 Parasolid格式实体的导入
Parasolid是由Unigraphics Solutions Inc 在Cambridge ， England合作开发， 用于Unigraphics和Solid Edge 产品中 。Parasolid是一个严格的边界表示的实体建模模块，它支持实 体建模，通用的单元建模和集成的自由形状曲面/片体建模。 Parasolid被设计用于机械CAD/CAM/CAE应用，但也用于建筑 工程结构和虚拟现实应用中，目前已经被广泛使用。
ANSYS没有提供直接导入STEP格式的模型。要把STEP格 式的模型导入ANSYS，首先用其他CAD软件（如Solidworks、 UG、CATIA等）保存为Parasolid、IGES、SAT的格式，然后按 照上面的方法再导入ANSYS。
3.2.6 导入SolidWorks中创建的叶片模型
图 导入的叶片模型
显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示。 点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据 的方向。 单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向 。 结果坐标系：用来列表、显示节点或单元结果。
3.5.1 总体和局部坐标系
总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况 下，建模操作时使用的坐标系是总体笛卡尔坐标系。但是很 多情况下，采用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋 转模型时需要用到柱坐标表达形式。